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近日，河北科技大学王新亚博士和陈明星副教授团队在期刊《Journal of Membrane Science》上，发表了最新研究成果“Development and Evaluation of Antibacterial Nanofiber Membranes via Coaxial Electrospinning for Enhanced Air Filtration Performance”。河北科技大学为第一署名单位，论文第一作者为纺织服装学院教师王新亚博士，通讯作者为河南大学曹瑞瑞副教授和河北科技大学陈明星副教授。
研究者选取偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP）为成纤聚合物，并以二水合醋酸锌（Zn(Ac)₂⋅2H₂O）作为前驱体，运用溶剂热反应法与同轴静电纺丝技术相结合的工艺手段，成功制备出具备卓越抗菌性能以及空气过滤性能的ZnO@PVDF-HFP纳米纤维膜。此研究成果为抗菌型高效空气过滤用纳米纤维膜的制备开辟了一条简便且切实可行的崭新思路，有望在相关领域的材料制备技术发展进程中发挥积极的推动作用，为后续进一步的深入探究和应用实践奠定了坚实的基础。
图1：ZnO@PVDF-HFP纳米纤维膜制备示意图
在不同测试条件下（如不同粒径、不同空气流速、不同温度、不同相对湿度），ZnO@PVDF-HFP纳米纤维膜空气过滤性能。可以看出，ZnO@PVDF-HFP纳米纤维膜对不同粒径空气污染物的过滤效率均在99.5%以上，压降稳定在85Pa左右。在不同风速和不同湿度下，该纳米纤维膜的过滤效率保持在99%以上，而压降呈线性增加趋势。值得注意的是，当温度高至100℃时，过滤效率与压降均无明显变化。此外，经60min空气过滤测试，膜表面拦截了大量污染物，且空气过滤效率始终高于99%，压降虽略有上升，然而仍处于低于100Pa的理想范围之内。综上所述，ZnO@PVDF-HFP纳米纤维膜具备极为优异的空气过滤性能，在空气净化领域展现出了巨大的应用潜力与价值。
图2：不同条件测试下ZnO@(PVDF-HFP)纳米纤维膜的空气过滤性能。
通过溶剂热反应法所得的ZnO粒子促使ZnO@PVDF-HFP纳米纤维膜的抗菌显著提升。除此之外，在含有ZnO@PVDF-HFP纳米纤维膜的水环境中，斑马鱼能够维持长达15天以上的生存能力，这一现象充分表明该纳米纤维膜具备良好的生物安全性。
图3：ZnO@PVDF-HFP纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌的抗菌性能。
图4：ZnO@PVDF-HFP纳米纤维膜的生物安全性。
总体而言，运用溶剂热法与同轴静电纺丝技术相结合的工艺所制备的ZnO@PVDF-HFP纳米纤维膜，展现出了极为优异的空气过滤性能以及抗菌性能，有望在空气过滤、医疗卫生等诸多领域中发挥出相当重要的作用，为相关领域的发展提供有力的支持与助力，推动这些领域在空气净化、疾病防控等方面取得进一步的成效。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.memsci.2024.123524
人物简介
王新亚，河北科技大学纺织服装学院纺织工程专业教师，硕士生导师。致力于空气过滤和水处理用微/纳米纤维的开发。主持/主研省级项目1项、高等学校科学研究项目4项、河北科技大学人才引进项目1项。发表包括JMS、SPT等在内的学术论文数十篇。
陈明星，河北科技大学纺织服装学院纺织工程专业教师，副教授，硕士生导师。主要从事新型功能纤维和纳米纤维的开发与应用等相关领域的研究。主持/主研河北省自然科学基金等纵向课题5项，主持企业横向课题4项，以第一/通讯作者身份发表SCI、EI收录论文20余篇。
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